专题八第1讲微生物的利用和生物技术

选修部分专题八生物技术实践第1讲微生物的利用和生物技术在食品加工中的应用一、微生物的培养和应用1.微生物的基本技术：(1)培养基的制备。计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。(2)无菌技术：主要包括_____和_____。

①常用消毒方法：煮沸消毒法、巴氏消毒法。②常用灭菌方法。a.灼烧灭菌：接种环、接种针等金属器具。b.干热灭菌：主要针对玻璃器皿等。c.高压蒸汽灭菌：主要针对培养基等。(3)微生物的两种分离方法：___________和稀释涂布平板法。消毒灭菌平板划线法2.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数：(1)筛选菌株：选择以_____为唯一氮源的选择培养基。(2)统计菌落数目的方法。①显微镜直接计数法。a.原理：利用特定细菌计数板或血细胞(球)计数板,在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量。b.方法：用计数板计数。c.缺点：不能区分___________。尿素死菌与活菌②间接计数法(活菌计数法)。a.原理：当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。b.操作：设置重复组,增强实验的说服力与准确性。为了保证结果准确,一般选择菌落数在________的平板进行计数。c.计算公式：每克样品中的菌株数=__________,其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,V代表涂布(抹)平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。30～300(C÷V)×M(3)菌种鉴定。在选择培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变红,则说明该种细菌能分解尿素。3.分解纤维素的微生物的分离：(1)原理：根据是否产生_______来筛选纤维素分解菌。(2)流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布(抹)平板→挑选菌落。透明圈二、运用发酵技术加工食品1.果酒和果醋制作的比较：比较果酒制作果醋制作制作原理_______先在有氧条件下大量繁殖,然后在无氧条件下进行酒精发酵_______在氧气充足时,将乙醇氧化为醋酸反应式C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量C2H5OH+O2CH3COOH+H2O酵母菌醋酸菌比较果酒制作果醋制作最适发酵温度__________________对氧的需求前期：需氧后期：不需氧需充足氧发酵时间10～12d7～8d18～25℃30～35℃2.腐乳的制作：(1)原理。①腐乳的发酵：起主要作用的是_____,是异养需氧型。②毛霉等微生物产生的蛋白酶可以将豆腐中的蛋白质分解成小分子的___________;产生的脂肪酶可以将脂肪水解成______________。毛霉肽和氨基酸甘油和脂肪酸(2)流程：_________________加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制让豆腐上长出毛霉(3)影响腐乳品质的条件。①盐。a.长满毛霉的豆腐块(毛坯)与盐的质量分数比要适宜。盐的浓度过高,影响腐乳口味;浓度过低,不足以抑制微生物生长,导致腐乳腐败变质。b.装瓶时_________,并随层数的增加而增加盐量,在瓶口表面铺盐厚些,以防止杂菌从瓶口进入。分层加盐②酒。a.卤汤中酒的含量控制在____左右。b.酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量过高,对蛋白酶的抑制作用就大,使腐乳成熟期延长;酒精含量过低,不足以抑制微生物生长,豆腐易腐败,难以成块。③香辛料。a.调制腐乳的风味。b.具有_________的作用。12%防腐杀菌④含水量。a.若过高,则影响毛霉的有氧呼吸,且腐乳不易成形。b.若过低,则不利于毛霉的代谢和生长。⑤发酵温度。前期的发酵温度控制在15℃～18℃左右,利于毛霉的生长。⑥发酵时间。前期发酵和后期发酵的作用不同,所需时间应控制好,太长或太短都会影响腐乳的品质。3.泡菜腌制过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化：发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2,乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌活动受抑制,部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累,pH继续下降,抑制其活动)继续增多,pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)1.(2013江苏高考·T14B)先供氧进行果醋发酵,然后隔绝空气进行果酒发酵。()分析：先进行果酒发酵再进行果醋发酵。2.(2012江苏高考·T21B)在制作果醋时,如果条件适宜,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸。()分析：在制作果醋时,当氧气、糖源充足时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸。×√3.(2012江苏高考·T21D)在制作腐乳时,将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量。()分析：在制作腐乳时,将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,要分层加盐,加盐量要随着层数的增加而增加,近瓶口表面的盐要铺厚一些,但底层不需要大量用盐。4.(2012海南高考·T30(2))在制作腐乳时,发酵完成后需加盐腌制,加盐还可以抑制微生物生长。()分析：发酵过程中加盐腌制,不仅可以调制风味,而且能够抑制杂菌等其他微生物生长。×√5.(2011重庆高考·T2B)在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长。()分析：青霉素能够抑制细菌的生长,但对真菌没有影响。6.(2011新课标全国卷·T39(2))纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即平板划线法和稀释涂布(抹)平板法。()分析：纯化菌种常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。×√7.(2011重庆高考·T2A)在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌。()分析：单个菌落只含有一种细菌。8.(2010海南高考·T25(1))利用葡萄制作葡萄酒的过程中,发挥作用的微生物是酵母菌。()分析：制作果酒时,酵母菌先在有氧条件下大量繁殖,然后在无氧条件下进行酒精发酵。×√9.(2009安徽高考·T6D)检测土壤中细菌总数实验操作中,确定对照组无菌后,选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数。()分析：在确定对照组无菌后,一般选择菌落数在30～300的实验组平板进行计数。×热点考向1

微生物的培养与利用

【典例1】(2013·泰州模拟)微生物强化采油(MEOR)是利用某些微生物能降解石油,增大石油的乳化度,降低石油粘度的原理,通过向油井中注入含微生物的水来提高采油率的新技术。以下是筛选、纯化和扩大培养该类微生物的实验操作。请回答下列问题：(1)土壤是微生物的大本营,该类微生物应取自

的土壤。(2)为筛选和纯化该类微生物,从功能上分,应选用

培养基。(3)接种后,应密封培养的原因是

,培养一段时间后在培养基上形成降油圈,此时选取

的菌落就可获得高效菌株。(4)扩大培养过程中需要对微生物进行计数。取0.2mL样品,用固体培养基对其培养,最后统计三个平板,菌落数分别是200、180、220。则样品中微生物的数量为

个/mL。该统计结果

(填“低于”或“高于”)实际值。【解题探究】(1)自然界中筛选目的菌株的依据是根据它对

的要求,到相应的环境中去寻找。提示：生存环境(2)培养基按功能分为

培养基和

培养基。提示：选择鉴别(3)怎样计算样品中微生物的数量?提示：菌落数=×M【解析】(1)筛选微生物时要根据微生物对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找,即被石油污染的环境或含石油较多的环境。(2)筛选微生物常用选择培养基。(3)由于该类微生物是厌氧微生物,因此接种后应密封培养,一段时间后在培养基上形成降油圈,此时选取降油圈较大的菌落就可获得高效菌株。(4)根据公式计算菌落数=×M=1000个/mL。在统计菌落时,有些活菌在培养过程中死亡,另外有些菌落是由多个活菌共同形成的,所以按形成的菌落数目来计算活菌数目,结果往往会少于活菌实际数目。答案：(1)长期被石油污染(含石油多)(2)选择(3)该类微生物是厌氧型降油圈大(4)1000低于【总结提升】选择培养基的制作方法(1)基础培养基中加抗性物质。举例：①加高浓度食盐：分离金黄色葡萄球菌。②加青霉素：分离酵母菌和细菌。(2)通过改变培养基的成分。举例：①培养基中缺乏氮源：可分离自生固氮微生物。②培养基中缺乏有机碳源：可分离自养微生物。(3)利用培养基的特定成分。举例：①当石油是唯一碳源：可分离出能消除石油污染的微生物。②当纤维素为唯一碳源：可分离纤维素分解菌。(4)通过某些特殊环境分离微生物。举例：①在高盐环境中可分离耐盐菌,其他菌在盐浓度高时易失水而不能生存。②在高温环境中可分离得到耐高温的微生物,其他微生物在高温环境中因酶失活而无法生存。【变式训练】关于平板划线操作正确的是()A.使用已灭菌的接种针、培养皿,在操作过程中不需要再灭菌B.打开含菌种的试管,需通过火焰灭菌,取出菌种后,需马上塞上棉塞C.将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内,划三至五条平行线即可D.最后将平板倒置,放在培养箱中【解析】选D。在平板划线时,已灭过菌的接种针在每次划线后,必须用灼烧灭菌法灭菌,以防杂菌污染,A错;盛有菌种的试管在打开或重新塞棉塞前,都需通过火焰灼烧灭菌,B错;在平板内划三至五条平行线后应盖上皿盖,并灼烧接种环,待其冷却后,从第一区域划线的末端开始往第二区域划线并按此操作继续往三、四、五区域划线,C错;平板凝固后,需将平板倒放,以防培养皿盖上的水珠落入培养基,造成污染,D对。热点考向2

传统发酵技术的应用

【典例2】下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程,下列叙述正确的是()A.过程①和②都只能发生在缺氧条件下B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中C.过程③和④都需要氧气的参与D.过程①～④所需的最适温度基本相同【解题探究】(1)制作果醋时,醋酸菌在

、糖源充足时,将糖分解成醋酸;当缺少糖源时,将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为____

。提示：氧气醋酸(2)根据图示,找出解题规律。①有氧呼吸分为几个阶段?分别在哪些部位进行?哪个阶段需要氧气?提示：有氧呼吸共有三个阶段,第一阶段在细胞质基质,第二阶段在线粒体基质,第三阶段在线粒体内膜上。第三阶段需要氧气。②有氧呼吸和无氧呼吸有哪几个阶段相同?反应场所是哪里?提示：有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同。都在细胞质基质中进行。【解析】选C。据图分析,过程①是细胞呼吸的第一阶段,过程②是无氧呼吸的第二阶段,过程③是有氧呼吸的第二、三阶段,过程④是果醋制作。其中过程①的反应场所是细胞质基质,有氧和无氧条件下均能进行,因此判断A、B项错误;过程③需要氧气参与,过程④中醋酸菌是好氧细菌,在将酒精转变为醋酸时需要氧气的参与,由此判断C项正确;酵母菌生长繁殖温度为18℃～25℃,醋酸菌最适生长温度为30℃～35℃,D项错误。【总结提升】与传统发酵有关的几类微生物的比较酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物生活方式异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧适宜温度18℃～25℃30℃～35℃15℃～18℃室温主要生殖方式适宜条件下出芽生殖二分裂生殖孢子生殖二分裂生殖主要用途酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜【变式训练】根据题意,回答下列问题：(1)在葡萄汁装入消毒发酵瓶时,要留有大约1/3的空间,为什么?

。所使用的发酵液使酵母菌能生长繁殖而绝大多数其他微生物无法适应,这种发酵液应具有

的特点。(2)千百年来,腐乳一直受到人们的喜爱。腐乳生产工艺如下：现代科学研究证明,a过程有多种微生物参与,其中起主要作用的是

。经过发酵后的腐乳味道鲜美,易于消化吸收,原因是

。【解析】(1)果酒的发酵分两个阶段：第一阶段是利用酵母菌的有氧呼吸,使酵母菌大量增殖,所以发酵瓶要保留1/3的空间。第二阶段是无氧呼吸,产生酒精。发酵液具有缺氧、酸性等特点,可抑制其他微生物生长。(2)腐乳的制作要利用多种微生物,但主要是毛霉;因为毛霉能将大分子的蛋白质或脂肪分解成小分子的物质,易于消化和吸收。答案：(1)在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量增殖缺氧、呈酸性(2)毛霉毛霉将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,将脂肪分解成脂肪酸和甘油氮源灭菌无氧条件30℃～35℃加盐腌温度接种制1.(2013·连云港模拟)下列有关微生物培养的叙述,不正确的是()A.测定土壤样品中的细菌数目,常用稀释涂布(抹)平板法进行菌落计数B.在对微生物进行培养前,需要对微生物和培养基进行灭菌C.酵母菌发酵过程产生的酒精,对其他微生物生长有一定的抑制作用D.分离能分解尿素的细菌,要以尿素作为培养基中唯一的氮源【解析】选B。稀释涂布(抹)平板法可以进行分离微生物也可以进行菌落计数;在对微生物进行培养前,需要对培养基进行灭菌,微生物不能灭菌;酵母菌发酵产生的酒精能抑制其他微生物的生长;利用特定培养基可以进行特定菌的分离,如以尿素为唯一氮源的培养基分离能分解尿素的细菌。2.(2013·苏州模拟)微生物培养是微生物工程中的基础技术。下列相关叙述正确的一项()A.病毒和细菌的培养基成分相同B.平板划线法中的划线是连续进行的C.微生物培养基中并不都必须添加碳源或氮源D.在培养的过程中,细胞种类、数目都不断地增加【解析】选C。培养病毒的培养基是活的鸡胚,培养细菌的培养基不是;平板划线法是为了稀释细菌,划线间断进行;微生物培养基根据需要添加相应的碳源和氮源;在培养的过程中,细胞的数目不断增加,种类不增加。3.(2013·北京模拟)人们利用某些微生物制作食品时,需要分析微生物的特点,控制微生物的发酵条件。下列与此有关的各项内容都正确的是()ABCD食品果酒果醋腐乳泡菜主要微生物酵母菌醋酸菌毛霉醋酸菌制作装置或操作步骤【解析】选B。果酒是利用酵母菌发酵制成的,酵母菌是兼性厌氧型真菌,在有氧条件下可大量繁殖,在无氧条件下可发酵产生酒精。发酵时应先通入足够的无菌空气,在有氧条件下培养一段时间使其繁殖,再隔绝氧气进行发酵,故A项错误;制作果醋时使用醋酸菌,醋酸菌是好氧型细菌,在有氧条件下,可生成醋酸,制作装置中的充气口是连接气泵输入氧气用的,排气口通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,其目的是防止空气中微生物的污染,故B项正确;制作腐乳时应先接种毛霉,然后进行加盐腌制,故C项错误;制作泡菜时应选用乳酸菌,故D项错误。4.(多选)(2013·常州模拟)关于果酒、果醋和腐乳制作的叙述,正确的是()A.制作果酒时瓶口需密闭,而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡B.制作腐乳封瓶时,最好将瓶口通过酒精灯火焰,防止瓶口被污染C.在变酸的果酒的表面观察到的菌膜可能是酵母菌在液面大量繁殖形成的D.制作果酒和果醋时都应用70%的酒精对发酵瓶消毒并注意无菌操作【解析】选A、B、D。果酒发酵依赖于酵母菌的无氧呼吸,所以制作果酒时要将瓶口密封。醋酸菌属于好氧细菌,短时间中断氧气就可以导致醋酸菌死亡。制作腐乳、果酒和果醋要注意无菌操作,一些操作要在酒精灯火焰旁边进行,或者用酒精消毒。果酒变酸是因为醋酸菌的作用,所以变酸的果酒表面上的菌膜应是醋酸菌大量繁殖形成的。5.(2013·枣庄模拟)为验证某种中药牙膏是否像其广告宣传的一样具有较强的抑菌功效,某生物兴趣小组的同学设计了如下实验(符合无菌操作要求)。请分析下述实验过程并回答下列问题：①用无菌水漱口,向漱口液中加入适量的该中药牙膏;②配制牛肉膏蛋白胨固体培养基;③